Émission de la source et la dissipation des aérosols et des gaz dans

Proposition de sujet de thèse pour 2017 (1 page max)
Sujet
Émission de la source et la dissipation des aérosols et des gaz
dans les panaches volcaniques
Responsable CNES
Laboratoire (s) d’accueil
envisagé (s)
CNRM-MNPCA
Responsable dans le laboratoire
(coordonnées complètes)
Greg Roberts
Cofinanceur envisagé Météo France / STRAP
Profil du candidat
Description succinte du sujet :
contexte de l’expérience spatiale,
méthodologie appliquée,
résultats attendus.
L'éruption du volcan Eyjafjallajökull en Islande en 2010 a injecté des particules et des
gaz jusqu'à 10 km en altitude, qui ont été transporté sur l'ensemble de l'Europe où ils
ont persisté dans la troposphère pendant plusieurs jours. Les difficultés immédiates
pour évaluer la quantité massique de particules et leur composition, ainsi que la
distribution spatiale du panache ont conduit à des perturbations graves de la
circulation aérienne en Europe avec des impacts économiques majeurs. Les lidars et
les stations au sol situées en altitude ont observé l’arrivée des panaches volcaniques;
pourtant, ils ont donné des informations insuffisantes de la distribution spatiale et la
masse d'aérosol du panache. Pendant la crise, il est devenu évident que les drones sont
une alternative viable pour obtenir des mesures in-situ.
La décision de fermer l’espace aérien nécessite une prévision de la concentration
massique d'aérosol. La principale incertitude de ces prévisions dans un modèle de
dispersion découle d'une mesure inconnue du terme source. Une éruption volcanique
libère une énorme quantité de particules solides et des précurseurs de gaz d'aérosol.
La plupart de la masse éjectée sédimente rapidement, tandis que de nouvelles
particules sous-micrométriques sont formées par nucléation des émissions gazeuses.
Les modèles numériques ont encore des incertitudes pour simuler les processus qui
contrôle la quantité, la composition chimique et la distribution de taille des particules
restantes dans le panache après l’éjection sans mesure in-situ à proximité des
émissions - ce qui implique que le terme source pour l'initialisation des modèles de
dispersion atmosphérique reste une source majeure d'incertitude. En outre, tandis que
les modèles de dispersion sont efficaces pour simuler le transport horizontal des
particules, le transport vertical par convection et la lessivage par la précipitation sont
sont moins bien représentés. La convection et la précipitation dégradent donc la
précision de la distribution verticale des prévisions de particules volcaniques
indépendamment de la précision du terme source. Ces limitations peuvent être
atténués en assimilant les observations in-situ de la concentration de particules et gaz
dans le panache advecté pendant son transport.
CNRM-MNPCA est un partenaire dans le programme ANR STRAP afin de
caracteriser des propriétés des aérosols dans les panaches volcaniques. L’equipe
MNPCA a effectué des mesures aéroportées à La Réunion en 2015. Dans le cadre du
projet STRAP, une campagne de mesure drone est prévue pour automne 2016 – avec
le but de faire voler les drones pour estimer les flux de l'aérosol et des gaz (à l’Etna ou
au Stromboli). L’étudiant(e) traitera et analysera les données vers une éventuelle
publication.